FR3030099A1 - NUCLEAR REACTOR WITH PRESSURIZED WATER - Google Patents
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Abstract
Ce réacteur nucléaire à eau pressurisée comportant un cœur comprenant un assemblage de combustible nucléaire intégrant des crayons (3) contenant du poison consommable permettant de réduire la variation de réactivité du cœur au cours d'un cycle de fonctionnement, caractérisé en ce que les crayons (3) contenant du poison consommable sont agencés de façon mixte et comprennent des crayons collés les uns aux autres en blocs et des crayons isolés les uns des autres, répartis dans l'assemblage.A pressurized water nuclear reactor comprising a core comprising a nuclear fuel assembly incorporating rods (3) containing consumable poison for reducing the variation of reactivity of the core during a cycle of operation, characterized in that the rods ( 3) containing consumable poison are arranged in a mixed manner and comprise pencils bonded to each other in blocks and pencils isolated from each other, distributed in the assembly.
Description
1 Réacteur nucléaire à eau pressurisée La présente invention concerne un réacteur nucléaire à eau pressurisée. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un tel réacteur comportant un coeur comprenant un assemblage de combustible nucléaire intégrant des crayons contenant du poison consommable permettant de réduire la variation de réactivité du coeur au cours d'un cycle de fonctionnement. Dans ce type d'applications on cherche à aplatir le plus possible la courbe de réactivité d'un coeur pour qu'elle soit la plus proche possible d'une courbe de réactivité idéale. En effet une courbe de réactivité typique d'un combustible nucléaire de réacteur à eau pressurisée, montre que la réactivité du combustible décroît de façon quasi linéaire au fur et à mesure de son utilisation. Si on introduit du poison consommable dans le combustible, ce poison consommable va réduire la réactivité du coeur en début de vie. Typiquement ceci se présente sous la forme de pastilles d'UO2 avec une certaine teneur en absorbant neutronique comme le gadolinium (Gd) sous la forme de Gd203 ou l'Erbium. Puis au cours de l'irradiation du coeur, ce poison va être consommé de sorte que l'anti-réactivité qu'il apporte va décroître et la réactivité va tendre vers ce qu'elle aurait été sans poison consommable (mais légèrement inférieure, la différence étant ce qu'on appelle la pénalité résiduelle). Cette courbe de réactivité du combustible est très importante pour le pilotage du coeur.The present invention relates to a pressurized water nuclear reactor. More particularly, the invention relates to such a reactor comprising a core comprising a nuclear fuel assembly incorporating rods containing consumable poison to reduce the variation of reactivity of the heart during a cycle of operation. In this type of application we try to flatten as much as possible the reactivity curve of a heart so that it is as close as possible to an ideal reactivity curve. Indeed a reactivity curve typical of a pressurized water reactor nuclear fuel, shows that the reactivity of the fuel decreases almost linearly as and when it is used. If we introduce consumable poison into the fuel, this consumable poison will reduce the reactivity of the heart at the beginning of life. Typically this is in the form of UO2 pellets with a certain neutron absorbent content such as gadolinium (Gd) in the form of Gd203 or Erbium. Then during the irradiation of the heart, this poison will be consumed so that the anti-reactivity it brings will decrease and the reactivity will tend towards what it would have been without consumable poison (but slightly lower, the difference being what is called the residual penalty). This fuel reactivity curve is very important for the control of the core.
En effet pour produire de l'énergie, il faut que la réactivité du coeur soit toujours nulle (ou aussi proche que possible de zéro). En première approximation on peut considérer que la réactivité du coeur est égale à la réactivité moyenne de ses assemblages moins les fuites neutroniques. Suivant le mode de pilotage du coeur, on utilise alors différents moyens pour faire en sorte que la courbe de réactivité du coeur suive une forme idéale. On trouve ainsi : - un pilotage avec bore soluble. Dans ce cas, on ajuste la concentration en bore dans le circuit primaire pour que la réactivité du combustible soit égale aux fuites (donc la réactivité coeur nulle) pour toutes les combustions. Le bore est en effet un absorbant neutronique qui va consommer la réactivité supplémentaire. 3030099 2 un pilotage sans bore soluble. Des barres de commande du coeur sont alors insérées dans celui-ci de façon à ce que la réactivité de ce coeur soit nulle. Néanmoins l'insertion de ces barres de commande dans le coeur pose plusieurs problèmes. Notamment cette insertion déforme fortement la nappe 5 de puissance et conduit à des points chauds qui sont très pénalisants du point de vue de la sûreté de fonctionnement du coeur. De plus cela augmente les risques liés à l'éjection de grappes, au retrait incontrôlé de grappes ou de groupes, etc... L'utilisation de poison consommable dans du combustible nucléaire vise alors à 10 réduire ces deux inconvénients (soit baisser la concentration en bore lorsqu'on pilote avec du bore soit limiter l'insertion des barres de commande lorsqu'on pilote sans bore). Les dispositions de poison consommable fixes dans les assemblages de combustible nucléaire les plus couramment utilisées dans les coeurs sont des arrangements que l'on appelle dans la suite de la présente description des arrangements 15 de type homogène. Cela veut dire que les crayons contenant des absorbants neutroniques sont répartis de façon homogène, c'est-à-dire de façon à être le plus étalés possible dans l'assemblage. Ce type de configuration de ces crayons est bien connu et utilisé dans l'état de la 20 technique. Son principal avantage et la raison qui pousse à écarter de cette façon les crayons absorbants, est de limiter le facteur de forme dans l'assemblage. Le facteur de forme mesure les hétérogénéités de puissance dans l'assemblage du réacteur.Indeed, to produce energy, the reactivity of the core must always be zero (or as close as possible to zero). As a first approximation we can consider that the reactivity of the core is equal to the average reactivity of its assemblies minus neutron leakage. Depending on the driving mode of the heart, then different means are used to ensure that the heart responsiveness curve follows an ideal shape. We thus find: - a control with soluble boron. In this case, the boron concentration in the primary circuit is adjusted so that the reactivity of the fuel is equal to the leaks (thus the zero core reactivity) for all the combustions. Boron is indeed a neutron absorbent that will consume additional reactivity. 3030099 2 a control without soluble boron. Control rods of the heart are then inserted into it so that the reactivity of this heart is zero. Nevertheless the insertion of these control rods in the heart poses several problems. In particular, this insertion strongly deforms the power layer 5 and leads to hot spots which are very detrimental from the point of view of the operating safety of the core. Moreover, this increases the risks associated with the ejection of clusters, the uncontrolled removal of clusters or groups, etc. The use of consumable poison in nuclear fuel is then intended to reduce these two disadvantages (ie to lower the concentration in boron when piloting with boron limit the insertion of control rods when piloting without boron). The fixed consumable poison arrangements in the most commonly used nuclear fuel assemblies in the cores are arrangements hereinafter referred to as homogeneous type arrangements. This means that the rods containing neutron absorbents are distributed homogeneously, that is to say, so as to be as spread out as possible in the assembly. This type of configuration of these rods is well known and used in the state of the art. Its main advantage and the reason that pushes in this way the absorbent pencils, is to limit the form factor in the assembly. The form factor measures the power heterogeneities in the reactor assembly.
25 Il est défini comme le rapport entre la puissance linéique maximale dans l'assemblage et la puissance linéique moyenne. Ce point est très important vis-à-vis de la sûreté de fonctionnement du coeur car les problèmes de crise d'ébullition (perte de refroidissement) peuvent arriver au point « le plus chaud », c'est-à-dire avec la plus forte puissance linéique.It is defined as the ratio between the maximum linear power in the assembly and the average linear power. This point is very important with regard to the operational safety of the heart because the boiling crisis problems (loss of cooling) can arrive at the "hottest" point, that is to say with the most high linear power.
30 En effet le fait de disposer les crayons de façon homogène dans l'assemblage fait que le flux est globalement homogène dans l'assemblage, et donc la puissance aussi, ce qui réduit le facteur de forme et est donc favorable pour la sûreté de fonctionnement du réacteur. Dans ce type de configuration, on peut optimiser principalement deux paramètres, 35 à savoir : 3030099 3 - le nombre de crayons absorbants. Ce paramètre va directement influencer l'antiréactivité en début de vie, - La teneur en Gd203 des crayons empoisonnés. Ce paramètre va influencer le taux de combustion à partir duquel le poison n'aura pratiquement plus d'anti-réactivité.Indeed, the fact of arranging the rods homogeneously in the assembly means that the flow is generally homogeneous in the assembly, and therefore the power too, which reduces the form factor and is therefore favorable for the operating safety. of the reactor. In this type of configuration, two parameters can be optimized, namely: 3030099 3 - the number of absorbent rods. This parameter will directly influence the antireactivity at the beginning of life, - The content of Gd203 poisoned pencils. This parameter will influence the rate of combustion from which the poison will have practically no anti-reactivity.
5 Plus la teneur est élevée plus le « pic Gadolinium » aura lieu tard dans l'irradiation. En effet, on observe notamment que l'utilisation de poison consommable conduit souvent à un pic Gadolinium, qui correspond au moment où la réactivité est maximale lorsque le Gadolinium est pratiquement entièrement consommé. Ceci est très pénalisant pour une gestion par rechargement complet du coeur 10 (100% du combustible neuf) piloté sans bore, car cela signifie que la réactivité très élevée au moment du pic Gadolinium doit être compensée par des barres de commande, ce que l'on souhaite limiter. Ce type de configuration est donc très limité pour une gestion par rechargement complet.The higher the content, the more Gadolinium peak will occur late in the irradiation. Indeed, it is observed in particular that the use of consumable poison often leads to a gadolinium peak, which corresponds to the moment when the reactivity is maximal when gadolinium is practically entirely consumed. This is very penalizing for a management by complete reloading of the core 10 (100% of the new fuel) piloted without boron, because it means that the very high reactivity at the time of the gadolinium peak must be compensated by control rods, which the we want to limit. This type of configuration is therefore very limited for full reload management.
15 Pour une gestion par moitié (50% de combustible neuf et 50% de combustible usé) le problème est différent. En effet, la réactivité du coeur est alors la moyenne entre la réactivité du combustible neuf, qui est donc dans la partie croissante de réactivité, avant le pic Gadolinium, et la réactivité du combustible usé, qui est dans la partie décroissante de la 20 réactivité, après le pic Gadolinium. Il est alors possible d'optimiser le combustible pour que ces deux effets se compensent et que la réactivité globale du coeur soit quasiment constante. Pour une gestion par rechargement complet par contre, le pic Gadolinium fait que la réactivité est beaucoup trop élevée au-dessus des fuites.For half management (50% new fuel and 50% spent fuel) the problem is different. Indeed, the reactivity of the core is then the average between the reactivity of the new fuel, which is therefore in the increasing part of reactivity, before the Gadolinium peak, and the reactivity of the spent fuel, which is in the decreasing part of the reactivity. , after Gadolinium peak. It is then possible to optimize the fuel so that these two effects compensate each other and the overall reactivity of the core is almost constant. For full reload management however, Gadolinium peak causes the reactivity to be much too high above leaks.
25 Quel que soit le nombre de crayons Gd insérés, il y aura toujours un moment où la réactivité maximale sera au moins égale à celle du pic Gadolinium. Un moyen pour limiter l'impact du pic serait d'augmenter la teneur en Gd203 pour retarder le pic Gadolinium et faire en sorte qu'il arrive en même temps que la fin de l'irradiation.Regardless of the number of Gd rods inserted, there will always be a time when the maximum reactivity will be at least equal to that of Gadolinium peak. One way to limit the impact of the peak would be to increase the content of Gd203 to delay Gadolinium peak and ensure that it arrives at the same time as the end of irradiation.
30 Mais pour des raisons de sûreté de fonctionnement, il n'est pas possible d'augmenter la teneur en Gd203 à des valeurs trop élevées. En effet le Gadolinium réduit la conductivité thermique du combustible ce qui accroît le risque de fusion des pastilles. Ce risque est maîtrisable notamment en réduisant l'enrichissement des crayons gadoliniés.However, for reasons of operational safety, it is not possible to increase the content of Gd203 to too high values. Indeed Gadolinium reduces the thermal conductivity of the fuel which increases the risk of melting pellets. This risk is controllable including reducing the enrichment of gadolinium pencils.
35 Mais cela pose plusieurs types de problèmes et aucun procédé de fabrication n'est qualifié à l'heure actuelle pour des teneurs plus élevées que 9%.However, this poses several types of problems and no manufacturing process is currently qualified for contents higher than 9%.
3030099 4 Il n'est donc pas possible de retarder le pic Gadolinium au-delà de 20 000 MWj/t avec ce type de poison consommable sans avoir à qualifier par irradiation en réacteur (ce qui est long et coûteux) des teneurs en Gadolinium de l'ordre de 10 ou 12%. De plus le gain pour ces teneurs resterait limité.3030099 4 It is therefore not possible to delay Gadolinium peak above 20 000 MWj / t with this type of consumable poison without having to qualify by irradiation in a reactor (which is long and expensive) Gadolinium levels of the order of 10 or 12%. Moreover the gain for these contents would remain limited.
5 On a également proposé d'autres arrangements de poison consommable dans l'assemblage, à savoir des arrangements hétérogènes. On en a proposé de deux types, à savoir les arrangements hétérogènes intérieurs dans lesquels les crayons contenant du poison consommable sont tous rassemblés au centre de l'assemblage et les arrangements hétérogènes extérieurs dans lesquels les 10 crayons contenant du poison consommable sont tous situés sur les bords extérieurs de l'assemblage. Ce type d'arrangement a pour avantage de fortement lisser la courbe de réactivité du combustible. En effet comme les crayons situés sur la rangée extérieure du groupement de 15 poisons vont absorber la quasi-totalité du flux en début de vie, les crayons situés au centre ne vont pas être consommés durant le début de l'irradiation. Ce n'est que lorsque la combustion moyenne de l'assemblage est suffisamment élevée pour avoir consommé le Gadolinium des couches extérieures, que les crayons du centre commencent à être consommés.Other arrangements of consumable poison in the assembly have also been proposed, namely heterogeneous arrangements. Two types have been proposed, namely the interior heterogeneous arrangements in which the consumable poison rods are all gathered at the center of the assemblage and the outer heterogeneous arrangements in which the consumable poison rods are all located on the centers. outer edges of the assembly. This type of arrangement has the advantage of greatly smoothing the fuel reactivity curve. Indeed as the rods on the outer row of the group of 15 poisons will absorb almost all the flow at the beginning of life, the pencils in the center will not be consumed during the beginning of irradiation. It is only when the average combustion of the assembly is high enough to have consumed the Gadolinium of the outer layers, that the center pencils begin to be consumed.
20 Ceci présente l'avantage de conserver une anti-réactivité durant plus de 20 000 MWj/t, même avec une teneur en Gadolinium standard à 8%. C'est ce que l'on appelle de I'autoprotection spatiale. Ainsi il peut être possible d'optimiser la courbe de réactivité du combustible. L'inconvénient de ces types d'arrangements est par contre qu'ils augmentent 25 significativement le facteur de forme de l'assemblage. En effet le flux et donc la puissance sont massivement repoussés dans les régions de l'assemblage où il n'y a pas de crayons empoisonnés, créant ainsi des points chauds. Le facteur de forme de l'assemblage est alors de l'ordre de 20 à 30% au lieu de 10% pour des arrangements homogènes.This has the advantage of maintaining anti-reactivity for more than 20,000 MWj / t, even with a standard gadolinium content of 8%. This is called space self-protection. Thus it may be possible to optimize the fuel reactivity curve. The disadvantage of these types of arrangements is that they significantly increase the form factor of the assembly. Indeed the flow and therefore the power are massively pushed back into the assembly areas where there are no poisoned pencils, creating hot spots. The form factor of the assembly is then of the order of 20 to 30% instead of 10% for homogeneous arrangements.
30 Néanmoins cet inconvénient peut être tout-à-fait acceptable s'il fournit un avantage supérieur sur le pilotage du coeur (réduction du facteur de forme du coeur de 20%). On observe cependant que le phénomène d'autoprotection spatiale fonctionne bien et permet de conserver une anti-réactivité significative jusqu'à 30 GWj/t. Néanmoins en début de vie, l'anti-réactivité fournie par le poison consommable 35 n'est pas suffisante et conduit à une réactivité initiale assez élevée ce qui est pénalisant.Nevertheless, this disadvantage can be quite acceptable if it provides a superior advantage over the control of the heart (reduction of the core form factor by 20%). However, we observe that the phenomenon of spatial self-protection works well and allows to maintain a significant anti-reactivity up to 30 GWj / t. However, at the beginning of life, the anti-reactivity provided by the consumable poison is not sufficient and leads to a fairly high initial reactivity, which is penalizing.
3030099 5 Ainsi pour lisser encore la courbe de réactivité, il faudrait ajouter de l'anti-réactivité en début de vie qui disparaîtrait assez rapidement pour devenir quasiment nulle vers 1520 GWj/t, soit exactement la courbe d'anti-réactivité fournie par des crayons gadoliniés insérés seuls au milieu du réseau de crayons combustibles de façon homogène.In order to further smooth the reactivity curve, it would be necessary to add anti-reactivity at the beginning of life, which would disappear rather quickly and become almost zero around 1520 GW / t, exactly the anti-reactivity curve provided by the anti-reactivity curves. gadolinium pencils inserted alone in the middle of the network of fuel rods homogeneously.
5 Le but de l'invention est donc de proposer une solution à ce problème. A cet effet l'invention a pour objet un réacteur nucléaire à eau pressurisée comportant un coeur comprenant un assemblage de combustible nucléaire intégrant des crayons contenant du poison consommable permettant de réduire la variation de réactivité du coeur au cours d'un cycle de fonctionnement, caractérisé en ce que les crayons 10 contenant du poison consommable sont agencés de façon mixte et comprennent des crayons collés les uns aux autres en blocs (arrangement de type hétérogène) et des crayons isolés les uns des autres (arrangement de type homogène), répartis dans l'assemblage. Suivant d'autres caractéristiques du réacteur selon l'invention prises seules ou en 15 combinaison : - les crayons contenant du poison consommable comprennent au moins un bloc de crayons collés les uns aux autres placé au centre de l'assemblage et des crayons isolés les uns des autres répartis dans le reste de celui-ci ; - les crayons contenant du poison consommable comprennent plusieurs blocs de 20 crayons consommables collés les uns aux autres, placés dans les coins de l'assemblage et des crayons isolés les uns des autres répartis dans le reste de celui-ci. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - les figures 1 à 4 représentent différents exemples d'arrangements mixtes de 25 crayons et de barres proposés dans la présente demande. L'idée de base de la présente invention consiste à utiliser un arrangement de poison consommable hybride ou mixte entre un schéma homogène et un schéma hétérogène. Le cumul des deux courbes d'anti-réactivité ainsi apportées, permet alors de lisser 30 la courbe de réactivité globale du coeur. Différents exemples de réalisation de ces dispositions sont représentés sur les figures 1 à 4, dans lesquels les cercles ronds blancs dont l'un est désigné par 1 par exemple, illustrent les crayons combustibles. Les cercles noirs dont l'un est désigné par 2 par exemple, illustrent les tubes de 35 guidage permettant l'insertion des barres de commande du réacteur et les cercles gris 3030099 6 dont l'un est désigné par 3 par exemple, illustrent les crayons contenant du poison consommable tel que du Gadolinium. Ainsi on voit sur ces figures, que les arrangements proposés de poison consommable sont des arrangements mixtes, c'est-à-dire contenant à la fois un ou 5 plusieurs groupes ou lignes ou blocs ou îlots ou couronnes de plusieurs crayons contenant du poison consommable collés les uns aux autres et plusieurs crayons isolés contenant du poison consommable répartis de façon homogène c'est-à-dire éloignés les uns des autres dans le reste de l'assemblage. Dans la présente demande il faut comprendre les termes ilots/groupes/lignes... 10 comme désignant un regroupement de crayons les uns à côté des autres. Différentes formes de regroupements peuvent ainsi être envisagés. Ce regroupement de crayons est à opposer aux autres crayons isolés les uns des autres. Comme expliqué précédemment, cette solution permet une marge d'optimisation 15 de la courbe de réactivité d'un assemblage combustible plus importante. En effet elle permet : - de contrôler la réactivité en début de vie grâce aux crayons répartis de façon individuelle ou homogène, - de contrôler le moment où le poison consommable n'aura plus d'impact, c'est-à- 20 dire le moment du pic Gadolinium, sans modifier la teneur en Gadolinium, grâce aux amas hétérogènes de crayons empoisonnés. Ainsi en vue d'optimiser le nombre de crayons et la teneur en poison consommable Gd, la solution offre via la géométrie des crayons empoisonnés, tout un champ d'optimisation supplémentaire.The object of the invention is therefore to propose a solution to this problem. For this purpose, the subject of the invention is a pressurized-water nuclear reactor comprising a core comprising a nuclear fuel assembly incorporating rods containing consumable poison for reducing the variation of reactivity of the core during an operating cycle, characterized in that the rods 10 containing consumable poison are arranged in a mixed manner and comprise pencils bonded to each other in blocks (heterogeneous type arrangement) and pencils isolated from each other (homogeneous type arrangement), distributed in the 'assembly. According to other characteristics of the reactor according to the invention, taken alone or in combination: the rods containing consumable poison comprise at least one block of rods bonded to each other placed in the center of the assembly and rods isolated one from the other; others distributed in the rest of it; Pencils containing consumable poison comprise several blocks of consumable rods stuck to each other, placed in the corners of the assembly and pencils isolated from each other distributed in the rest of it. The invention will be better understood with the aid of the description which follows, given solely by way of example and with reference to the appended drawings, in which: FIGS. 1 to 4 show various examples of mixed arrangements of 25 pencils and bars proposed in this application. The basic idea of the present invention is to use a consumable poison hybrid or mixed arrangement between a homogeneous pattern and a heterogeneous pattern. The combination of the two anti-reactivity curves thus provided then makes it possible to smooth the overall reactivity curve of the core. Various examples of embodiments of these arrangements are shown in Figures 1 to 4, in which the round white circles, one of which is designated by 1 for example, illustrate the fuel rods. The black circles, one of which is designated 2 for example, illustrate the guide tubes for insertion of the reactor control rods and the gray circles 3030099 6, one of which is designated 3, for example, illustrate the rods. containing consumable poison such as gadolinium. Thus, it can be seen from these figures that the proposed consumable poison arrangements are mixed arrangements, i.e. containing both one or more groups or lines or blocks or islets or crowns of several rods containing consumable poison. glued to each other and several isolated rods containing consumable poison homogeneously distributed that is to say distant from each other in the rest of the assembly. In the present application it is necessary to understand the terms islands / groups / lines ... 10 as designating a grouping of rods next to each other. Different forms of groupings can thus be envisaged. This grouping of pencils is to oppose the other pencils isolated from each other. As previously explained, this solution allows a margin of optimization of the reactivity curve of a larger fuel assembly. Indeed it allows: - to control the reactivity at the beginning of life thanks to the pencils distributed in an individual or homogeneous way, - to control the moment when the consumable poison will have more impact, that is to say the moment of Gadolinium peak, without modifying the Gadolinium content, thanks to the heterogeneous clusters of poisoned pencils. Thus, in order to optimize the number of rods and the consumable poison content Gd, the solution offers via the geometry of the poisoned rods, a whole additional field of optimization.
25 Ce type d'arrangement est particulièrement intéressant pour effectuer des gestions par rechargement complet et des cycles d'irradiation très longs du coeur. Ceci est donc particulièrement adapté pour des réacteurs de faible puissance qui peuvent nécessiter de longues durées d'irradiation avec par exemple un cycle de trois ans.This type of arrangement is particularly interesting for conducting complete reloading and very long irradiation cycles of the heart. This is therefore particularly suitable for low power reactors which may require long periods of irradiation with, for example, a three-year cycle.
30 La figure 1 illustre le cas dans lequel des crayons contenant du poison sont collés les uns aux autres en bloc par exemple au centre de l'assemblage. D'autres crayons contenant du poison sont répartis dans l'assemblage. La figure 2 illustre une variante de réalisation dans laquelle des blocs de crayons contenant du poison et collés les uns aux autres, sont placés dans les coins de 35 l'assemblage.FIG. 1 illustrates the case in which poison-containing rods are glued to each other in a block, for example at the center of the assembly. Other crayons containing poison are distributed throughout the assembly. Figure 2 illustrates an alternative embodiment in which pencil blocks containing poison and bonded to each other are placed in the corners of the assembly.
3030099 7 Dans cet exemple également, des crayons isolés les uns des autres sont répartis dans le reste de l'assemblage. Sur les figures 3 et 4, on a représenté d'autres exemples d'arrangements possibles.In this example also, rods insulated from each other are distributed throughout the rest of the assembly. In Figures 3 and 4, there are shown other examples of possible arrangements.
5 En effet on peut avoir différentes géométries de regroupement des crayons associés les uns aux autres. Ces géométries peuvent par exemple être circulaires comme sur la figure 1, polygonales comme sur les figures 2 et 4, en couronnes, en lignes ou en équerres comme sur la figure 3, etc.Indeed, it is possible to have different geometries for grouping together the pencils associated with each other. These geometries can for example be circular as in Figure 1, polygonal as in Figures 2 and 4, in crowns, lines or squares as in Figure 3, etc.
10 Des combinaisons de ces formes et géométries peuvent également être envisagées. Sur la figure 4, on a par exemple représenté un arrangement avec un gros îlot hétérogène central en croix et quatre îlots hétérogènes plus petits dans les coins de l'assemblage, le tout associé à des crayons empoisonnés isolés régulièrement répartis 15 dans le reste du coeur. Bien entendu d'autres dispositions peuvent être envisagées. Cet arrangement constitue alors un compromis supplémentaire entre îlots compacts de crayons empoisonnés et crayons isolés. L'effet d'autoprotection spatiale est plus faible et l'anti-réactivité apportée en début 20 de vie est plus forte. C'est une possibilité à prendre en compte pour l'optimisation, les profils de réactivité obtenus à l'aide de telles configurations présentant des propriétés de monotonie intéressantes. Un autre avantage de ce type d'arrangements mixtes est qu'il diminue le facteur 25 de forme de l'assemblage. En effet le fait de placer des crayons empoisonnés isolés dans l'assemblage, loin des îlots hétérogènes, va avoir tendance à homogénéiser l'assemblage et donc la puissance linéique. Cette solution réduit donc le principal inconvénient des arrangements 30 hétérogènes. On conçoit alors qu'une telle structure présente un certain nombre d'avantages notamment en permettant de piloter sans bore un coeur de réacteur nucléaire avec 100% de combustible neuf. Ceci se traduit par une amélioration de la sûreté de fonctionnement du réacteur 35 par un pilotage sans bore (moins de tritium, pas d'accident de dilution intempestive, pas de re-criticité durant une rupture de tuyauterie vapeur...) 3030099 8 De plus elle permet de limiter le pic de réactivité du combustible, ce qui fournit des marges vis-à-vis de la réactivité en situation d'arrêt et contribue à réduire le facteur de forme du coeur et donc les points chauds (par rapport à un coeur identique qui n'utiliserait pas la structure proposée).Combinations of these shapes and geometries may also be contemplated. FIG. 4 shows, for example, an arrangement with a large central heterogeneous central island and four smaller heterogeneous islands in the corners of the assembly, all of which are associated with regularly isolated poisoned rods distributed throughout the rest of the heart. . Of course other provisions can be envisaged. This arrangement then constitutes an additional compromise between compact islands of poisoned pencils and isolated pencils. The spatial self-protection effect is lower and the anti-reactivity provided at the beginning of life is stronger. This is a possibility to take into account for optimization, the reactivity profiles obtained using such configurations with interesting monotonic properties. Another advantage of this type of mixed arrangements is that it decreases the form factor of the assembly. Indeed the fact of placing isolated poison rods in the assembly, far from the heterogeneous islands, will tend to homogenize the assembly and therefore the linear power. This solution therefore reduces the main disadvantage of heterogeneous arrangements. It is then conceivable that such a structure has a certain number of advantages, in particular by making it possible to control a nuclear reactor core with 100% new fuel without boron. This results in an improvement in the operational safety of the reactor 35 by boron-free control (less tritium, no accidental dilution accident, no re-criticality during a rupture of steam piping ...) 3030099 8 De the more it makes it possible to limit the peak of reactivity of the fuel, which provides margins with respect to the reactivity in a shutdown situation and contributes to reducing the form factor of the core and therefore the hot spots (with respect to a identical heart that would not use the proposed structure).
5 Enfin le fait de pouvoir utiliser une gestion avec 100% de combustible neuf permet d'augmenter fortement la durée de cycle (+50% par rapport à une gestion par moitié), ce qui peut avoir des avantages en terme de disponibilité du réacteur.Finally, the fact of being able to use a management with 100% new fuel makes it possible to greatly increase the cycle time (+ 50% compared to a management by half), which can have advantages in terms of availability of the reactor.
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